[發明專利]生物礦化用天然多肽材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910060369.0
• 申請日: 2009-08-18
• 公開（公告）號: CN101628126A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 黃忠兵;廖曉明;嚴丹紅;尹光福;康云清;姚亞東
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: A61L27/22
• 分類號: A61L27/22;A61L27/60;C12N11/02;A61K47/42
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技術領域

本發明涉及一種生物礦化用天然多肽材料及其制備方法，特別是涉及一種可用于礦化制備具有良好生物相容性晶體結構的天然多肽材料，屬于生物醫用材料領域。

背景技術

大多數蜘蛛和鱗翅目昆蟲如家蠶、柞蠶等都能夠產生大量的絲蛋白。這些絲蛋白除了可以用于紡織原料外，還在醫藥、日用化工、航空航天等許多領域中得到了開發和利用。近年來隨著分子生物學的快速發展，人們已經能夠通過基因改性的方法獲得高性能、高產量的天然絲蛋白。這些研究成功為今后實現高效的液晶紡絲以及新型生物醫用材料的開發打下了基礎。目前，對于生物礦化用多肽的研究取得了初步的進展，已經發現一些人工合成的短鏈多肽和膠原可成為合成多級結構礦化材料的實用模型(Jeffrey?D.Hartgerink等，Science?2001，294，p1684)，這些研究涉及到分子生物學和材料科學及醫學等多領域的科學知識。

蠶絲蛋白主要由絲素和絲膠構成。絲膠蛋白因較差的生物相容性及生物致敏性，而必需去除掉。常采用低濃度堿溶液(如碳酸鈉溶液、氫氧化納溶液等)進行水煮的方法將其與絲素蛋白分離去除。由于蠶絲素蛋白同時具有優良的生物相容性、生物可降解性及易加工性，使其已經廣泛應用在生物醫用材料領域中，如藥物釋放載體、人工皮膚、固定酶的載體、人工骨組織及人工關節等，其中一些研究成果(如人工皮膚)已經進入臨床應用階段。在本發明中所用的絲蛋白為脫絲膠后得到的昆蟲絲素蛋白或者蜘蛛絲蛋白。

傳統認為，ZnO微粒具有無毒和生物安全性而被用于日用化妝品、藥物載體以及醫用填充材料(M.Ito，Biomaterials，1991，12，p41；以及D.Orstavik，J.K.Hongslo，Biomaterials，1985，6，p129)。但是，已有的研究表明納米或微米ZnO顆粒對許多人體組織或器官具有毒性。這些毒性是由于ZnO顆粒表面的生物不相容性成分引起的(Y.Osamu，InternationalJournal?of?Inorganic?Materials，2001，3，p643；以及P.K.Stoimenov，R.L.Klinger，G.L.Marchin，K.J.Klabunde，Langmuir，2002，18，p6679)，從而限制了ZnO微粒材料在臨床和日用化妝品領域的應用。最近，人們采用人工多肽室溫礦化以及制備了納米ZnO復合顆粒。但由于這種人工多肽制備工藝復雜、成本高，并且人工多肽鏈比較短而難以使得ZnO顆粒具有良好的生物相容性。

本發明通過生物相容性優良的昆蟲絲素蛋白和蜘蛛絲蛋白的酸化降解而獲得的多肽產物作為室溫下生物礦化的模板，以獲得生物相容性良好的多肽復合產物。

發明內容

本發明的目的是提出一種用于制備生物礦化晶體的多肽材料及其制備方法，用具有良好生物相容性的天然絲多肽材料替代價格昂貴的人工合成的多肽材料，以降低生物礦化晶體的制備成本，利于這些生物礦化晶體材料在生物醫學工程領域的應用。

本發明提出的用于制備生物礦化晶體的多肽材料，其特征在于：該材料中含有天然絲蛋白的多肽分子，所述天然絲蛋白為脫膠絲蛋白或無膠絲蛋白。

在上述礦化用天然絲蛋白多肽材料中，所述材料中的絲蛋白來自昆蟲絲、蜘蛛絲。

在上述礦化用天然絲蛋白多肽材料中，所述昆蟲絲為家蠶絲、野蠶絲、柞蠶絲、天蠶絲、蓖麻蠶絲、樟蠶絲、樗蠶絲、袋蛾絲、飛蛾絲。

在上述礦化用天然絲蛋白多肽材料中，所述蜘蛛絲為圓蛛絲、金蛛絲、狼蛛絲、虎蛛絲、跳蛛絲、原蛛絲、中突蛛絲、長腳蛛絲。

在上述礦化用天然絲蛋白多肽材料中，所述絲蛋白為水溶性蛋白多肽。

在上述礦化用天然絲蛋白多肽材料中，所述多肽材料能夠用于室溫礦化晶體，包括氧化鋅，氧化鐵、氧化鎵、氧化鈷、氧化鈦、羥基磷灰石、磷酸鈣、碳酸鈣。

本發明提出一種礦化用絲蛋白多肽的方法，其特征在于：所述方法依次包括下列步驟：

(1)把絲蛋白放入15％-15％的Na₂CO₃溶液中，在燒杯中煮沸10-30分鐘，直到溶液中有溶膠狀物質絲膠生成；當采用蜘蛛絲蛋白制備多肽材料時，該步驟可以不操作。

(2)將步驟(1)中脫膠后的絲素或未經過步驟(1)的蜘蛛絲用去離子水洗凈，加入濃度為1～10摩爾/升的鹽酸，在80℃～130℃溫度下酸化水解反應5～36小時；

(3)調節步驟(2)中水解溶液的pH值為7，再把這種水解后的多肽溶液置于透析袋內，置于4℃冰箱內，每天換水一次到三次；